基于二维细分技术的时栅信号处理系统设计

为了提高时栅位移传感器的动态性能及测量精度,提出了一种基于FPGA和二维细分技术的时栅位移传感器信号处理系统;利用二维细分技术对插补脉冲进行倍频处理,降低了对插补脉冲频率的要求,通过倍频后的高频脉冲插补时栅感应信号和参考信号之间的相位差完成了时栅角位移的测量,提高测量精度;该系统在FPGA内基于NiosⅡ软核完成数据的采集和处理,简化了系统,并加入自定义指令提高了数据处理效率;实验表明,采用该系统后,时栅位移传感器在960 MHz插补脉冲下测量误差峰峰值为士1.3",实现了时栅的高精度角位移测量.     

基于数字内插法的时栅位移传感器信号处理系统设计

为了提高时栅位移传感器的动态性以及测量精度,设计了一种基于数字内插法的时栅信号处理系统;利用粗计数法和数字内插法将时栅信号分成粗测和细测两部分分别进行测量,降低了对插补脉冲频率的要求,提高了测量精度;同时采用SOPC技术实现了系统电路的高度集成,并利用自定义指令提高了数据处理速度;实验表明,采用该系统后,时栅在40 kHz激励情况下误差为±1.2″,实现了时栅信号的高精度测量。     

基于相位测量的微波位移测量方法

为满足建筑结构全天候、高精度及低成本的位移监测要求,提出了基于相位测量的微波位移测量方法。该方法以微波作为全天候测量信号,利用高精度相位测量实现高精度位移监测,并采用低成本的标准频率器件搭建位移测量系统。实验结果表明:系统位移测量精度可达0.12 mm,并验证了系统具有全天候、高精度、低成本的位移监测特性。     

摄影位移测量技术在飞机静力试验中的应用

为满足飞机静力试验中三维位移快速测量的要求,开发了大尺寸位移摄影测量分析系统;制定了完整的摄影位移测量工作流程,并在飞机结构静力试验中与拉线式电流型位移传感器进行了误差对比分析。通过理论误差分析与实验对比,大尺寸摄影位移测量分析系统不仅可以获取三维变形位移数据,而且具有更高的测量精度,多次实际使用结果表明,该系统测量性能指标满足飞机静力试验要求。     

基于伪码测距高度表实现高精度测量的方法

针对伪码测距高度表增大测高范围和提高测量精度矛盾的情况,给出了一种在提高伪码测距高度表的测高精度时不影响测高范围的方法,并利用现行电子元器件的精确和高速处理能力来实现;该方法引入频率为伪随机序列码元频率的M倍的脉冲序列,通过对其单个脉冲的增减,得到本地伪码与接收伪码在码片内的准确延时,从而提高高度的测量精度;仿真结果表明,使用FPGA实现此方法既能满足高度表提高测量精度的要求,同时也满足测高范围大的要求。     

基于微位移技术的图像测量系统自动校准

为了满足图像定位精度和图像测量系统的亚像素精度,基于微位移技术的图像测量系统已广泛用于工业生产。本系统由摄像机来获取图像,交由计算机进行图像处理和控制驱动电源,从而微位移器发生微小形变,以达到系统要求的测量精度。压电陶瓷微位移器具有精度高,动态响应好,成本低,减少人为误差,而且能实现对系统性能的在线自评价。     

一种新型光谱共焦位移测量系统研究

设计并搭建了一种光谱共焦位移测量系统。利用高斯拟合算法拟合每组实验数据,获取光谱响应曲线峰值对应的光波长值,采用Levenberg-Marquardt算法优化求解高斯函数的参数向量;利用双频激光干涉仪对系统进行标定,获得光波长和反射镜位移之间的对应关系;对整个系统作精度分析。实验结果表明:高斯拟合算法适合作为该位移测量系统的数据处理方法;用双频激光干涉仪对系统标定的方法能够准确定位反射镜的位置。该设计系统的测量范围为20 mm,测量精度为10μm,能够满足一定精度的测量要求。     

基于PSD的转轴振动位移测量与分析

针对脉冲发电机转轴高速旋转时振动位移的测量工作,以一维位置敏感探测器(PSD)作为传感器,C8051F040为微处理器,设计了一种转轴振动位移测量装置,该装置采用串口与上位机通信,上位机操作界面采用VB进行设计,对采集数据进行显示和分析;介绍了测量原理,从硬件和软件方面讨论了系统构成,对实际测量信号进行了处理、计算和分析。实验测量表明:测试结果满足转轴振动位移测量要求。     

基于数字移相的高精度到达时间测量系统

射频脉冲到达时间是电子对抗领域的重要参数之一,该文研究了一种提高脉冲到达时间测量精度的方法;采用Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA芯片实现了一种基于数字移相技术的高精度到达时间测量系统,并介绍了系统的结构框图和测量方法;通过结果精度分析,与通常的到达时间测量方法相比,该系统的精度可达到纳秒级,基本满足雷达信号分选识别的要求,具有一定的工程意义.     

纳米时栅传感器数字信号处理系统设计

针对大量程纳米级精度测量难的问题,结合时栅传感器的基本原理,提出一种基于交变电场耦合的纳米时栅传感器。利用Nutt内插法对影响时栅精度的关键因素—时间量进行精密测量,降低了系统对插补脉冲频率的要求,提高了测量分辨率。采用SOPC技术设计纳米时栅信号处理系统,保证了系统高性能实时测量。实验结果表明,该系统能稳定正常工作,在行程200mm测量范围内,纳米时栅精度可达到±300nm。     

Indoor Positioning System Using Axis Alignment and Complementary IMUs for Robot Localization

An indoor positioning method for robots is presented to improve the precision of displacement measurement using only low-cost inertial measurement units(IMUs).Firstly,a high-fidelity displacement estimation for linear motion is proposed.A new robot motion model is designed as well as an axis alignment that only uses a single axis of the accelerometer.The integral error of velocity is eliminated by a new subsection calculation method.Two complementary IMUs are combined by assigning them different weights to obtain high accuracy displacement results.Secondly,an orientation estimation based on a fusion filter for the steering motion is proposed.Experiments show that the proposed method significantly improves the accuracy of linear motion measurement and is effective for the indoor positioning of a robot.     

基于LabVIEW的超声电机测试系统

针对现有的超声电机测试系统功能单一、电路复杂、价格昂贵等不足,基于LabVIEW虚拟仪器技术,开发出一种多功能的超声电机的测试系统.系统由计算机和超声电机驱动器实现对超声电机的控制,由激光位移传感器和高速的数据采集卡采集超声电机的位移信号,并通过微分后得到其速度值.利用该系统对直线超声电机的速度特性进行了测试,实验结果...     

基于长周期光栅边缘滤波解调的光纤布喇格光栅位移传感研究

利用长周期光栅的边缘滤波解调技术,我们报道了一种光纤布喇格光栅位移传感方法.系统由一个3dB耦合器、一个传感光纤布喇格光栅、一个长周期光栅和一个探测器构成.实验结果表明,在所测位移范围内,传感系统输出的光功率与位移成良好的线性关系,位移灵敏度为9.24pW/mm,位移分辨率为0.01 mm.该方案结构简单、灵敏度高、线性度好,可应用于实际中的位移测量.     

基于ADμC845的LVDT位移传感器非线性补偿

针对LVDT位移传感器测量电路输出电压值和位移量之间存在非线性特征,设计和制作线性度为0.05%高精度传感器比较困难的现状,在分析产生非线性误差主要原因和传统校正方法的基础上,利用单片机软件算法进行非线性校正以提高传感器设计精度。以传感器标定数据为样本,用曲线拟合法求出非线性校正环节的特性曲线,并给出在MATLAB环境下拟合多项式系数的最小二乘求解方法,编程实现位移量和电压输出。仿真分析和实验结果表明,其测量位移的线性度达到了设计要求,非线性校正效果明显,具有良好的应用价值。     

四轴非正交位移传感器电路的设计分析

针对压控型八电极静电悬浮支承系统位移测量难的特点,设计了一种四轴非正交位移传感器电路。分析了四轴非正交位移传感器的测量原理,给出了保证转子地电位的方法,分析了位移测量的系统灵敏度,设计出位移传感器电路,并给出一种从支承高电压中分离位移信号的电路。实验证明:该位移传感器可以准确检测出转子的偏移,提高测量精度,达到了设计要求,为八电极静电悬浮系统的测量提供了可靠的保证。     

基于线性补偿的测距传感器结构设计与参数优化

本文分析了传统的三角法结构和原理,传统的三角法测量虽然测量精度较高,但是测量范围小,为此引出了新的设计方案,推导出了测距方程表达式,并对其参数进行了优化,此结构与传统三角法结构相比,在不改变线阵CCD传感器尺寸的情况下,适当改变各参数的大小可大大提高测量范围.由于各参数之间的约束关系及三角法的结构造成在大量程测量时线性...     

A digital moiré fringe method for displacement sensors

In this study, a displacement measurement method based on digital moiré fringe is described and experimentally demonstrated. The method is formed by only one grating with a constant pitch. First, the magnified grating image is received by an imaging array and is sent to a computer. Then, the digital moiré fringes are generated by overlaying the grating image with its mirrored one. Finally, a specifically designed algorithm is used to obtain the fringes’ phase difference before and after movement and calculate the displacement. This method has the effects of amplifying displacement and averaging the grating lines error, the same as the traditional moiré technique using two pieces of gratings. At the same time, the proposed system is much easier to assemble and the measurement resolution can be set more flexibly. One displacement measuring system based on this method was built up. Experiment results show that its measurement errors are less than 0.3 μm and less than 0.12 μm at the resolutions of 0.1 μm and 0.03 μm, respectively.     

基于直线位移传感器的运转辊间闸距测量

针对小麦制粉设备中的运转辊间闸距测量问题,提出了采用直线位移传感器的解决方案。通过对气压磨粉机的结构分析,采用了间接测量方式和多段折线拟合等软硬件实现方法,经实践验证：该方案测量精度高,实现成本低,易于维护。     

新型大量程X-Y-θ三自由度栅式电容位移传感器设计

提出实现大量程X-Y-θ三自由度位移测量的栅式电容位移传感器设计并分析其测量特性。考虑偏航角误差影响,建立典型直线型栅式电容位移传感器偏航角误差模型,分析偏航角误差对线性位移测量精度的影响。并依此提出X-Y-θ三自由度位移测量新方法,通过和差化积解耦算法分离偏航角误差对X-Y线性位移测量的影响,同时输出偏航角位移量。实验结果表明,所设计的传感器偏航角位移θ为0.2°,0.4°,0.8°和2.0°时,X-Y线性位移信号的非线性度维持在0.24%~0.62%之间,拟合输出偏航角位移信号的最大误差量不超过0.01°。三自由度位移量解耦效果明显,测量稳定性得到显著改善。